JPH01155070A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプに関するもので
ある。

（従来技術及びその問題点） 一般にディーゼル機関においては、低速運転時には燃料
噴霧の着火遅れ機関が高速運転時に比べて長く、このた
め、低速運転時においては着火後、燃焼が急激に行われ
、気筒内の圧力上昇率が大きくなり、これにより大きな
燃焼騒音が発生するという問題がある。

このような燃焼騒音を抑制するには、その発生原因から
考えて、燃焼に伴う気筒内の圧力上昇率を抑えること、
換言すれば気筒内における混合気の燃焼を緩慢に行なわ
せることが有効であり、これを実現するものとして、例
えば実開昭５９−３０５５５号公報に開示される如く２
段噴射方式を採用した技術が知られている。

ところで、最近、中高負荷運転の任意の運転域で筒内最
高圧力を抑制するために燃料を２段噴射することが要望
されているが、斯かる２段噴射が可能な燃料噴射ポンプ
は未だ知られていない。

更に、負荷の増減に応じて１段目噴射時期を遅らせて一
層燃焼音を静粛にする所謂ロードタイマ機能及び回転数
が上昇するに連れて］次噴射時期を進角する所謂回転タ
イマ機能をプランジャで発揮し得る燃料噴射ポンプも未
だ知られていない。

（発明の目的） 本発明は、プランジャに上部逆リードを設けることによ
って前記ロードタイマ機構及び回転タイマ機能を発揮で
きる燃料噴射ポンプを提供することを目的としている。

（発明の構成） （１）技術的手段 第１発明は、バレル内でプランジャを往復動させること
により燃料を加圧、圧送可能とする一方、前記プランジ
ャの頭部の外周面に、プランジャ頂面に連通ずる斜溝状
の下部リードを形成し、前記プランジャとバレルとを適
宜に相対回動させて該リードと前記バレルに形成したバ
レルポートとの連通タイミングを調整することによって
燃料噴射量を調量するようにした燃料噴射ポンプにおい
て、前記バレルのバレルポートと略対向するような位置
に副バレルポートを形成し、前記プランジャ頂面とリー
ドを連通ずる燃料逃し通路を形成し、プランジャの頭部
外周面に、前記バレル及びプランジャの相対回動範囲で
前記副バレルポートと連通可能な傾斜溝を形成し、この
傾斜溝の傾斜角を負荷が増加するに連れて前記プランジ
ャ頭部がバレルポートを閉塞し、且つ傾斜溝が副バレル
ポートと連通しない状態でプランジャが摺動する１次噴
射ストロークＳ１が増加するように設定し、この傾斜溝
の上方にプランジャの頂面から回転数が上昇するに連れ
て１次噴射時期を進角させ得るような向きに傾斜した上
部逆リードを形成し、前記下部リードの傾斜角をθＬ１
傾斜溝の傾斜角をθＭ５上部上部−リード斜角をβとす
ると、θｌ　＞０Ｍ〉β の関係を満足するように設定し、前記傾斜溝と前記燃料
逃し通路を連通ずる絞り通路の燃料リーク部最小断面積
Ａ　ｍｉｎ、及び１次噴射ストロークＳ１を調整可能に
設定し、この１次噴射ストロークＳ１及び燃料リーク部
最小断面積Ａ　ｍｊｎ、を任意に設定することによって
、２段燃料噴射を任意の運転域で得るようにするととも
に、上部逆リードで回転タイマ機能とロードタイマ機能
を発揮するようにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプ
である。

（２）作用 上部逆リードが回転タイマ機能を発揮するので、別途の
回転タイマ機構を設ける必要が無くなる。

上部逆リードがロードタイマ機能をも発揮し、燃焼音が
更に静粛になる。

（実施例） （１）第１実施例 第１図には本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用
燃料噴射ポンプが示されており、第１図において符号１
０は取付フランジ一体形のポンプ本体、１１はポンプ本
体１ｏ内に嵌挿固定されたバレルであり、該バレル１］
の一方の側面、即ち図中の左側面には、貫通孔状のバレ
ルポート１２（主ポート）が形成されている。このバレ
ルポート２と対向するようにバレル〕−１の右側面には
、小径の貫通孔状をなす副バレルボート１２　ａが形成
されている。両ポート１２．１２ａはバレル１１と本体
１０との間の環状の通路１つで連通している。

このバレル１］の軸心部には前記バレルポート１２に連
通ずるようにしてプランジャ挿入孔１３が形成されてい
る。プランジャ挿入孔１３内には、プランジャ１４が相
対回動自在且つ摺動自在に嵌挿されており、該プランジ
ャ１４をプランジャスプリング１５のばね力と燃料カム
１６のカム作用とによって軸方向に往復動させることに
より、頂面１７上に形成される高圧室１８内に吸入した
燃料を加圧し、これをデリベリバルブ２０を介してエン
ジン（図示せず）の各気筒に設けられた噴射ノズルまた
はインジェクター（図示せず）に圧送するようになって
いる。

また、第１図中で符号２１はプランジャ１４に対して円
周方向に係合可能に取付けられたプランジャ回動輪であ
り、該プランジャ］４は、調量操作子２２により該回動
輪２１に噛合するラックギヤ２３を適宜に押引操作する
ことによりバレルポートにおいて相対回動せしめられ、
所定の調量作用を行うようになっている。即ち、プラン
ジャ］４の頭部２４の外周面２５には、第２図、第３図
に示すように、その頂面１７から適宜離間して斜溝状の
下部リード２６が略その半周に亘って形成されている。

また、この下部リード２６は、プランジャ軸方向に延び
る燃料逃し穴２７（燃料逃し通路）を介して該プランジ
ャ１４の頂面１７に連通せしめられている。なお、第１
図中の２８はバレルポート１２及び副バレルポーｔ−１
２ａへ燃料を流通する供給パイプである。

したがって、プランジャ挿入孔］３をバレル１１に対し
て相対回動させて該プランジャ１−４の下部リード２６
とバレル１］のバレルポート１２との相対的な連通タイ
ミングを変化させ、該バレルポート１２の閉塞期間を調
整することにより燃料の噴射量が調整される。

このようなバレルポート１２とこれに重合連通ずる下部
リード２６との組合せよりなる調温機構は従来から公知
のものであるが、この実施例においてはこれに止まらず
、更にこの調量機構部分に、中負荷運転時において２段
噴射特性を発揮する運転域を任意に調整し得る機能及び
負荷に応じて１次噴射量を増減して初期噴射率を制御す
る機能をも備えている。この調整可能な２段噴射運転域
は一旦設定した後には可変ではないが、機関の要求する
特性に応じて任意に設定可能である。

第２図、第３ａ図で、プランジャ１４の頭部２４には図
中で右上りに傾斜した傾斜溝３５が外周面２５（第３図
）から２だけ切込まれている。この傾斜溝３５は頂面１
７からＹの寸法たけ下がった位置にＢの高さで形成され
ている。この傾斜溝３５によって、プランジャ１４が回
動し、バレル１１の副バレルポート１２ａの位置が、相
対的に左右に移動し、詳しくは後述するように１次噴射
ストロークＳ１を負荷に応じて増減するようになってい
る。

また、傾斜溝３５の中央部には絞り通路３６が開口して
おり、燃料リーク部最小断面積Ａ　ｍｉｎ、は、絞り通
路３６の直径をＭ、副バレルポート１２ａの直径をｄと
すると、 ｄ＞Ｍの時　Ａ　ｍｊｎ、＝　ｙｒ　／　４　・Ｍ　２
ｄ＜Ｍの時　Ａ　１ｎ、＝　ｙｒ　／　４　・ｄ　”−
（］）になる。

プランジャ１−４は前述のように第３図中の中心！、１
ｃＬ１からＣＬ２の範囲で回動し、両ボート１２゜１２
ａはポート移動角θｐの角度で相対的に移動し、最大噴
射量になる中心線ＣＬ２近傍では傾斜溝３５と副バレル
ボート１２ａは連通しないようになっている。

次に、上部逆リードがない場合、傾斜溝３５と前記バレ
ルポート１２の位置関係は、頂面］７とバレルポート１
２の上縁が一致した状態で詳しくは後述する１次噴射ス
トロークＳ１を隔てている。

バレルポート１２の直径はＤに設定されている。

したかって、１次噴射ストロークＳ１は、ＳＬ　＝Ｙ−
ｄ　　・・・（２） になる。

以上の（１）式及び（２）式に示す燃料リーク部最−１
０＝ 小断面積Ａ　ｍｉｎ、と１次噴射ストロークＳ１は一旦
設定した後には、可変ではないが、エンジンの要求する
燃料噴射特性に合イっせて任意の値に設定することが可
能で、詳しくは後述するように燃料リーク部最小断面積
Ａ　ｍｉｎ、と１次噴射ストロークＳ１の値を変更する
ことで、従来２段噴射を得られなかった中負荷運転時に
も２段噴射特性を発揮し得る。

第３ａ図中で、傾斜溝３５の上方には頂面］７から図中
の左下がりに傾斜した上部逆リード５０が設けられてい
る。この上部逆リード５０はプランジャ１４の外周面２
５から深さＰ　（第３図）で頂面１７を切り落として形
成しである。上部逆リード５０の傾斜は、中心線Ｏから
中心線０１にプランジャ］４を回動する回転数の上昇に
連れて１次噴射時期を進角させる所謂回転タイマ機能を
発揮し得るように左下がりになっている。同時に、中心
線Ｏから中心線０２にプランジャ１４を回動する負荷の
増大に連れて１次噴射時期をリタード（遅れ）動作する
所謂ロードタイマ機能を上部逆リード５０が発揮し得る
ようになっている。

上部逆リード５０は中心線Ｏ上で頂面１７からＣの高さ
を隔て、βの傾斜角で前述のように左下がりに傾斜して
いる。

したがって、上部逆リードかある場合の１次噴射ストロ
ークＳ１は、 ５Ｌ＝Ｙ−ｃ−ｄ　　・・・（３） で与えられる。

前記下部リード２６は頂面１７からＸだけ下がった位置
に０１．の角度で傾斜し、ｚｌ、（第３図）の深さで外
周面２５から切込まれており、燃料逃し穴２７と下部リ
ード２６は連通孔３７で連通している。また、前記傾斜
溝３５は０Ｍの角度で傾斜し、 θｌ　＞０Ｍ〉β　・・・　（４） の関係に設定しである。

以上の構成では、デリベリバルブ２０に前述のアングラ
イヒカットが形成されていないので、第４図に示すよう
に回転数Ｎの上昇にしたがって動的噴射時期Ｔ＋ｎが無
負荷時の特性Ｃ１のように比較的小さな所定の遅れ角度
で次第に動的噴射時期Ｔｍが遅くなる（第４図の」１方
で動的噴射時期Ｔｍか早い）。この小さな遅れ角度は上
部逆リード５０による詳しくは後述する回転タイマ機能
による進角効果によって発生する。

高負荷時には特性Ｃ２になり、この実施例ではデリベリ
バルブ２０（第１図）のアングライヒカットによる、負
荷の増大に連れて動的噴射時期Ｔｍを遅らせる（リター
ド動作）ロードタイマ機能はないが、前記上部逆リード
５０のロードタイマ機能によって詳しくは後述する第３
ａ図の遅れ量りに応じてリタードするロードタイマ機能
を備えている。

前記副バレルポート１２ａ・付きのバレル１１と傾斜溝
３５及び上部逆リード５０付きのプランジャ１４による
２段噴射行程を示す第５図において、（ａ）の状態に達
する以前の段階ではプランジャ１４の頂面］７かバレル
ポート１２に開口しており、この状態ではプランジャ１
４が上昇しても、高圧室１８内の燃料を圧縮しない。次
に、（ａ）で頂面１７とバレルポート１２の」１縁が−
ｉすると、バレルポート１２はプランジャ］４で閉塞さ
れ、プランジャ１４の上昇にともなって高圧室］８の燃
料が圧縮され始め、噴射パターンを示す（Ｘ）の０１か
ら１次噴射１１が始まる。この１次噴射１１は傾斜溝３
５が副バレルポート１２ａと連通ずる迄の前記１次噴射
ストロークＳ１の間で噴射し、（ｂ）で傾斜溝３５の上
縁と副バレルポート１２ａの下縁が一致すると、燃料逃
し穴２７、絞り通路３６（第２図、第３ａ図）を通じて
副バレルポート１２ａと高圧室１８が連通し、高圧室１
８の燃料の圧縮行程が一旦終了し、（Ｘ）のθ２て１次
噴射■１が終了する。

（Ｃ）の状態では、傾斜溝３５と燃料逃し穴２７を通じ
て副バレルボー１・１．２　ａと高圧室１８か連通して
いるので、プランジャ１４が上昇しても高圧室１８の燃
料は圧縮されず、（Ｘ）の八〇°の区間で燃料噴射が停
止する。やがて、（ｄ）で傾斜溝３５の下縁と副バレル
ポート１２ａの上縁が一致すると、再び、高圧室１８は
密閉され、（Ｘ）のθ３て２次噴射Ｉ２が始まる。この
２次噴射Ｉ２は両ポート１２，１２２がプランジャ］４
で閉塞され、下部リード２６が主バレルポート１２と連
通ずる間の２次噴射ストロークＳ２の区間に亘って続く
。

（ｅ）で下部リード２６とバレルポート］２の下縁が一
致し、下部リード２６、連通孔３７（第２図）を経てバ
レルポートコ２と高圧室１８が連通ずる時点、即ち（Ｘ
）のθ４で２次噴射Ｉ２が終了する。

したかって、（Ｘ）の△θ及び△θ°は、△θ＝Ｓｌ　
＋ｄ＋Ｂ　　・・・（５）△θ’　＝ｄ＋Ｂ　　・・（
６〉 になる。

ここて、角度△θ、θ”は上式各右辺の各寸法に対応す
るカムリフト特性より得られる角度である。

以上のように、１次噴射ストロークＳ１によって１次噴
射１１か発生し、（Ｘ）の２段噴射特性か生じ始める回
転数Ｎｃが第６図の特性Ｃ３のように変化する。

また、低回転状態ではプランジャ］４の摺動速度も遅い
ので、前記燃料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、が小さく
ても絞り通路３６を通じて燃料を流通させて、副バレル
ボート１２ａと高圧室］８を連通ずることが可能である
が、エンジンの回転数の上昇にともなってプランジャ〕
４の摺動速度が速くなり、小さな燃料リーク部最小断面
積Ａｍｊｎ、では絞り作用があるので、粘性のある燃料
を極短時間の内に流通させることが出来なくなり、第５
図（Ｘ）の△θ′が無くなり、１次噴射１１と２次噴射
Ｉ２が連続して行われ、２段噴射から１段噴射に変わる
。この２段噴射から１段噴射に遷移する回転数Ｎｒは第
７図のように燃料リーク部最小断面積Ａ　ｍｉｎ、に応
じて特性Ｃ４のように変化する。

したがって、この１次噴射ストロークＳ１と燃料リーク
部最小断面積Ａ　ｍｊｎ、を適宜に調整することで、燃
料噴射側Ｑ−ポンプ回転数ｎのグラフである第８図の２
段噴射が始まる回転数Ｎｃと１段噴射に移行する回転数
Ｎｒを任意に制御することが可能である。

１次噴射ストロークＳ］と燃料リーク部最小断面積Ａ　
ｍｊｎ、を任意に設定することによって第９図の（ａ）
　、　（ｂ）の領域Ｄａ、Ｄｂのように２段噴射特性を
発揮する運転域を任意に調整し得る。第９図中で下段の
特性Ｃ５は燃料噴射ｍＱが少ない低負荷時を示し、上段
の特性Ｃ６は燃料噴射量Ｑが多い高負荷時を示している
。

したがって、従来では２段噴射特性を発揮出来なかった
中負荷時で２段噴射特性を発揮して、エンジンの筒内圧
の急激な上昇を緩和し、エンジンの燃焼音を低減する。

次に、前記傾斜溝３５及び上部逆リード５０による１次
噴射ストロークＳ１の制御動作について説明する。

第３ａ図に図示するようにプランジャ］４の上部逆リー
ド５０は、中心線０上を副バレルボート１２　ａが昇降
する状態では、副バレルポート１２ａの上縁が上部逆リ
ード５０て閉塞され、且つ副バレルポート１２ａの下縁
が傾斜溝３５の上縁で閉塞されている間だけ１次噴射ス
トロークＳ１になる。

高回転ではプランジャ］４のストローク当りの噴射効率
が上るので、高回転時にはプランジャ１４が回動して中
心線０１上を副バレルポートか昇降することになり、副
バレルポー１□　１２　ａの上縁が上部逆リード５０で
閉塞される時期が早くなり、この分だけ１次噴射時期が
進角する。

負荷か増大するとプランジャ１４は、副バレルポート１
２ａか中心線０２上を昇降するようにプランジャ１４が
回動し、副バレルボーｈ　１−２　ａの上縁が上部逆リ
ード５０で閉塞され始める時期、すなわち１次噴射時期
が前記中心線０１の場合と比べてｈだけ遅れて、前記第
７図の特性Ｃ２のように１次噴射時期がリタードする。

更に、前記（４）式のように両リード２６．４０及び傾
斜溝３５の傾斜角を設定しであるので、負荷が小さい時
は両噴射ストロークＳ１．．Ｓ２が短く、両噴射量も少
ない。負荷が大きくなると、両噴射ストロークＳｌ、Ｓ
２か長くなり、両噴射量は負荷に応じてバランスしなが
ら増える。

したがって、低負荷時にも高負荷時にも２段噴射し、燃
焼音が低減する。

（発明の効果） 以上説明したように第１発明による燃料噴射ポンプでは
、１次噴射ストロークＳ１及び燃料リーク部最小断面積
Ａ　ｍｉｎ、をエンジンの要求特性に応じて予め任意に
調整できるとともに、傾斜溝３５及び上部逆リード５０
て１次噴射ストロークＳｌを負荷の増減に応じて増減し
ながら、ロードタイマ機能を発揮することができ、−層
燃焼音を低減することができる。

また、上部逆リード５０は回転数の上昇に連れて１次噴
射時期を進角する回転タイマ機能をも発揮することがで
きるので、従来では別途に設けである回転タイマ機構を
設けなくても、プランジャ１４だけで回転タイマ機能を
発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
プランジャの側面図、第３図は第２図の■矢視図、第３
ａ図は第３図のａ矢視図、第４図は回転数−動的噴射時
期のグラフ、第５図は２段噴射の行程図、第６図は２段
噴射が生じ始める回転数−１次噴射ストロークのグラフ
、第７図は遷移回転数−燃料リーク部最小断面積のグラ
フ、第８図は回転数−燃料噴射量のグラフ、第９図は１
次噴射ストローク及び燃料リーク部最小断面積を調整し
た場合の回転数−燃料噴射量のグラフである。１０・・
・ポンプ本体、１１・・・バレル、１２・・・バレルポ
ート、１２ａ・・・副バレルポート、］４・・・プラン
ジャ、２０・・・デリベリバルブ、２６・・・下部リー
ド、２７・・・燃料逃し穴、３５・・・傾斜溝、３６・
・・絞り通路、５０・・・上部逆リード 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社↓宅￥翼富尊
Ｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　バレル内でプランジャを往復動させることによ
   り燃料を加圧、圧送可能とする一方、前記プランジャの
   頭部の外周面に、プランジャ頂面に連通する斜溝状の下
   部リードを形成し、前記プランジャとバレルとを適宜に
   相対回動させて該リードと前記バレルに形成したバレル
   ポートとの連通タイミングを調整することによって燃料
   噴射量を調量するようにした燃料噴射ポンプにおいて、
   前記バレルのバレルポートと略対向するような位置に副
   バレルポートを形成し、前記プランジャ頂面とリードを
   連通する燃料逃し通路を形成し、プランジャの頭部外周
   面に、前記バレル及びプランジャの相対回動範囲で前記
   副バレルポートと連通可能な傾斜溝を形成し、この傾斜
   溝の傾斜角を負荷が増加するに連れて前記プランジャ頭
   部がバレルポートを閉塞し、且つ傾斜溝が副バレルポー
   トと連通しない状態でプランジャが摺動する１次噴射ス
   トロークＳ１が増加するように設定し、この傾斜溝の上
   方にプランジャの頂面から回転数が上昇するに連れて１
   次噴射時期を進角させ得るような向きに傾斜した上部逆
   リードを形成し、前記下部リードの傾斜角をθＬ、傾斜
   溝の傾斜角をθＭ、上部逆リードの傾斜角をβとすると
   、 　θＬ＞θＭ＞β の関係を満足するように設定し、前記傾斜溝と前記燃料
   逃し通路を連通する絞り通路の燃料リーク部最小断面積
   Ａ＿ｍ＿ｉ＿ｎ．及び１次噴射ストロークＳ１を調整可
   能に設定し、この１次噴射ストロークＳ１及び燃料リー
   ク部最小断面積Ａ＿ｍ＿ｉ＿ｎ．を任意に設定すること
   によって、２段燃料噴射を任意の運転域で得るようにす
   るとともに、上部逆リードで回転タイマ機能とロードタ
   イマ機能を発揮するようにしたことを特徴とする燃料噴
   射ポンプ。